(57)【要約】【課題】可視光領域における低反射特性と電気的な低抵抗特性とを兼ね備え、低コスト化と環境負荷低減が可能な反射防止膜を提供することを提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る反射防止膜１は、透明性基板１５上に形成された反射防止膜１であって、膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％未満であり、主成分がＡｌであるＡｌ系膜２ｂと、Ａｌ系膜２ｂの上層、又は／及び下層に形成され、膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％以上であり、かつ、主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含むＡｌ系Ｎ含有膜２ａとを備える。そして、反射防止膜１の比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下であり、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａ面の可視光領域における反射率を５０％以下とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性基板上に形成された反射防止膜であって、
膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％未満であり、主成分がＡｌであるＡｌ系膜と、
前記Ａｌ系膜の上層、又は／及び下層に形成され、膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％以上であり、かつ、主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含むＡｌ系Ｎ含有膜と、を備え、
比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下であり、
前記Ａｌ系Ｎ含有膜面の可視光領域における反射率が５０％以下である反射防止膜。
【請求項２】
前記Ａｌ系膜は、少なくとも比抵抗値が２．５×１０−５Ω・ｃｍ以下の膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
【請求項３】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の比抵抗値が２．５×１０−４Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
【請求項４】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の比抵抗値が、１０Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項５】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の前記Ｎ元素の組成比が、４０ａｔ％以上、５０ａｔ％未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項６】
前記添加物として、前記Ａｌ系膜、若しくは前記Ａｌ系Ｎ含有膜の少なくともいずれか一方に、８族遷移金属元素から選ばれる１種以上の元素をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項７】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の膜厚が、４０ｎｍ以上、９５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項８】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜は、添加物としてさらにＯ元素を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項９】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の前記Ｏ元素の組成比が、１１ａｔ％未満であることを特徴とする請求項８に記載の反射防止膜。
【請求項１０】
前記Ａｌ系Ｎ含有膜の膜厚が、７０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の反射防止膜。
【請求項１１】
透明性基板上に形成された反射防止膜であって、
主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含み、
前記Ｎ元素の組成比が３０ａｔ％以上であり、
比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下である反射防止膜。
【請求項１２】
前記Ｎ元素の組成比が４５ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の反射防止膜。
【請求項１３】
前記添加物として、８族遷移金属元素から選ばれる１種類以上の元素をさらに含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の反射防止膜。
【請求項１４】
請求項１〜１３に記載の反射防止膜を少なくとも含んで形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の表示装置において、
前記反射防止膜の少なくとも一部が、透明導電膜からなる電極と直接的に接することによって、電気的に接続されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡｌ系Ｎ含有膜は、不活性ガスに少なくとも窒素を含むガスを添加した混合ガスを用いたスパッタリング法によって成膜する反射防止膜の製造方法。
【請求項１７】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載のＡｌ系Ｎ含有膜は、不活性ガスに、少なくとも窒素を含むガス、及び酸素を含むガスを添加した混合ガスを用いたスパッタリング法によって成膜する反射防止膜の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の反射防止膜は、不活性ガスに少なくとも窒素を含むガスを添加した混合ガスを用いたスパッタリング法によって成膜する反射防止膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜及びその製造方法に関する。また、この反射防止膜を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶やＥＬ（Electro-Luminescence：電界発光素子）等の電気光学素子を用いる表示装置においては、通常、各画素間に可視光領域において低反射で遮光性の高い反射防止膜が配設されている。例えば、カラー液晶表示パネルにおいては、ガラス等の透明性基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色カラーフィルターパターン間を仕切る反射防止膜が配設されている。これにより、隣接する３原色カラーフィルター間の色の混合や干渉を抑制する。また、液晶画素の端部の表示光劣化部を遮光することによって、表示画像の高コントラスト化を図り、高品質化を実現する。上記特性を満足させるために、反射防止膜は、高精度なパターンが容易に得られること、少なくとも表示面からの光の反射が小さいことが求められる。
【０００３】
従来、このような反射防止膜としては、光反射率の低いＣｒ膜、若しくはＣｒを主成分とするＣｒ合金膜（波長５５０ｎｍにおいて反射率約６０％）が用いられてきた。また、酸化Ｃｒ（ＣｒＯｙ）（ｙは正数（以下同様））の薄膜とＣｒ膜とを順次積層し、ＣｒＯｙ薄膜層での光干渉効果を利用した低反射特性（波長５５０ｎｍにおいて反射率１０％以下）に優れるＣｒ（上層）／ＣｒＯｙ（下層）積層構造膜が用いられてきた。このようなＣｒ膜やＣｒ／ＣｒＯｙ積層膜は、一般的なフォトリソグラフィー法と薬液を用いたウエットエッチング法で容易、かつ高精度にパターニング加工を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、ウエットエッチング工程で発生するＣｒイオンを含む廃液の中に、有害である六価Ｃｒイオンを含む場合には、これらの処理工程によるコスト上昇が避けられず、環境問題の観点から代替技術が望まれていた。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するために、Ｃｒを含まない反射防止膜が提案されている。例えば、特許文献１においてはＦｅ／ＦｅＯｙ積層膜からなる反射防止膜が、特許文献２においてはＮｉ−Ｗ−Ｚｒ／Ｎｉ−Ｗ−Ｚｒ−Ｏｙ積層膜からなる反射防止膜が、特許文献３においてはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉ膜からなる反射防止膜が提案されている。また、特許文献４においては、ＮｉとＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｉ、Ｗ又はＭｏとの合金の酸化物、又は窒化物又は酸窒化物からなる第１層と、ＮｉとＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ又はＳｉとの合金又は窒化物又は炭化物からなる第２層の積層構造からなる反射防止膜が、特許文献５においては、低屈折率膜と、Ｔｉ及び／又はＺｒから選ばれる金属を主成分とし、さらにＡｌ、Ｍｏ，Ｃｒ、Ｎｂ，Ｈｆ、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ及びＰｔからなる群から選ばれる１種類以上の金属を含む耐熱性に優れた導電性窒化物膜との積層体を反射防止膜に適用する例が開示されている。
【０００６】
なお、半導体装置の例となるが、特許文献６には、波長２００ｎｍ以下の光に対して反射防止機能を有する構成として、半導体基板上に形成されたＡｌ合金配線の表面に窒化アルミニウム膜を形成する構成が記載されている。また、同じく半導体装置の例において、特許文献７には、反射防止機能、エッチングストッパ機能、Ａｌ又はＡｌ合金の保護機能を兼ね備える構成として、半導体基板上に形成されたＡｌ又はＡｌ合金上に、化学量論的なＡｌ５０Ｎ５０膜からなるＡｌＮコーティング層を積層する構成が開示されている。また、太陽光制御フィルタとして適用できるガラス積層体の例として、特許文献８には、ガラス基体、底部反射防止層、熱線反射層、頂部反射防止層から構成され、底部反射防止層に、実質的に化学量論組成からなるＡｌＮ層を適用した例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１０１４０４号公報
【特許文献２】特開平１０−３３３１３７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１１８１２号公報
【特許文献４】特開平１１−５２１２６号公報
【特許文献５】ＷＯ００−４８２０４号公報
【特許文献６】特開平１０−６４９０９号公報  （段落番号００２４）
【特許文献７】特開平９−２５２００１公報  （段落番号００２３）
【特許文献８】特開２０００−２２９３７９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
環境問題の観点から、前述したように有害な六価Ｃｒイオンを排出しないプロセスにより反射防止膜を製造することが望ましい。それに加え、低コスト化を図ることは、極めて重要な課題となる。そのためには、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ系のようなレアメタルをベースとしないことが重要となる。さらに、材料の長期供給の安定性を確保する観点からも、レアメタルをベースとせず、より汎用的な材料により代替する技術が望まれる。とりわけ、配線や電極に汎用的に適用される材料系と併用可能な材料を用いることができれば、管理の上からも好ましい。
【０００９】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可視光領域において低反射特性と電気的な低抵抗特性とを兼ね備え、かつ低コスト化と環境負荷低減が可能な反射防止膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る第１の態様の反射防止膜は、透明性基板上に形成された反射防止膜であって、膜厚２５ｎｍにおいて５５０ｎｍの透過率が１０％未満であり、主成分がＡｌであるＡｌ系膜と、前記Ａｌ系膜の上層、又は／及び下層に形成され、膜厚２５ｎｍにおいて５５０ｎｍの透過率が１０％以上であり、かつ、主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含むＡｌ系Ｎ含有膜と、を備え、比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下であり、前記Ａｌ系Ｎ含有膜面の可視光領域における反射率が５０％以下のものである。
【００１１】
本発明に係る第２の態様の反射防止膜は、透明性基板上に形成された反射防止膜であって、主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含み、前記Ｎ元素の組成比が３０ａｔ％以上であり、比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下のものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可視光領域において低反射特性と電気的な低抵抗特性とを兼ね備え、かつ低コスト化と環境負荷低減が可能な反射防止膜を提供することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る反射防止膜の模式的断面図。
【図２】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、反射率をプロットした図。
【図３】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、比抵抗（Ω・ｃｍ）をプロットした図。
【図４】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の反射率の光波長依存性を示す図。
【図５】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、エッチングレートをプロットした図。
【図６】実施形態２に係る反射防止膜の模式的断面図。
【図７】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、透過率をプロットした図。
【図８】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、ｎ（屈折率）をプロットした図。
【図９】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、ｋ（消衰係数）をプロットした図。
【図１０】実施例２−１に係る反射防止膜において、ｎ（屈折率）の波長依存性を示す図。
【図１１】実施例２−１に係る反射防止膜において、ｋ（消衰係数）の波長依存性を示す図。
【図１２】実施例２−２に係るＡｌ系Ｎ含有膜の膜厚に対して、反射防止膜の反射率をプロットした図。
【図１３】実施例２−３に係るＡｌ系Ｎ含有膜の膜厚に対して、反射防止膜の反射率をプロットした図。
【図１４】実施形態３に係る反射防止膜の模式的断面図。
【図１５】実施例３−１に係る反射防止膜の反射率の波長依存性を示す図。
【図１６】（ａ）は、実施形態４に係るブラックマトリックスの模式的平面図であり、（ｂ）は、カラーフィルター層の模式的平面図。
【図１７】図１６のXVII-XVII切断部断面図。
【図１８】実施例４−１に係る反射防止膜の反射率の光波長依存性を示す図。
【図１９】実施形態５に係るアクティブマトリックス基板上の反射防止膜の一部を示す平面図。
【図２０】図１９中のXX-XX切断部断面図。
【図２１】実施形態６に係るアクティブマトリックス基板の一部を示す模式的平面図。
【図２２】図２１中のXXII-XXII切断部断面図。
【図２３】実施形態７に係る反射防止膜の模式的断面図。
【図２４】Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、透過率の膜厚依存性をプロットした図。
【図２５】Ａｌ１００−ＺＯＺ膜中のＯ組成比（ａｔ％）に対して、透過率の膜厚依存性をプロットした図。
【図２６】Ａｌ１００−ｘ―ｚＮｘＯｚ膜中のＯ組成比又はＮ組成比（ａｔ％）に対して、比抵抗値をプロットした図。
【図２７】Ａｌ系Ｎ含有膜（Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜）であるAl-40at%N-Ｚat%O膜において、追加で添加したＮ組成比（ａｔ％）又はＯ組成比（ａｔ％）に対して、透過率をプロットした図。
【図２８】Ａｌ系Ｎ含有膜（Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜）の膜厚に対して、反射防止膜の反射率をプロットした図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る反射防止膜を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００１５】
［実施形態１］
図１に、本実施形態１に係る反射防止膜１の模式的断面図を示す。反射防止膜１は、図１に示すように、透明性基板であるガラス基板１５上に形成されている。本実施形態１に係る反射防止膜１は、ガラス基板１５の直上に形成されている例を示しているが、ガラス基板１５と反射防止膜１の間に、他の積層膜が積層されていてもよい。本実施形態１に係る反射防止膜１は、単一層により構成されている。
【００１６】
反射防止膜１は、主成分をアルミニウム（Ａｌ）とし、添加物として少なくとも窒素（Ｎ）元素を含むＡｌ系Ｎ含有膜からなる。Ａｌ以外の金属を添加して、２種類以上の金属によって構成される金属間化合物からなる金属系化合物、合金等のその他の金属状態を含む合金系化合物等としてもよい。添加物は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、用途や求められる性能（例えば耐熱性、耐食性）に応じて、適宜選定することができる。８族遷移金属元素のＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる１種類以上の元素をＡｌに添加した場合、従来不可能であったＩＴＯなどの酸化物透明導電膜とのコンタクト特性が良好となる。従って、ＩＴＯ等の透明導電膜と電気的に接続する液晶表示装置のカラーフィルター基板用のブラックマトリックス膜用途として好適に適用することができる。このときのＮ元素以外のＡｌに添加する元素の添加総量は、比抵抗値の増加を抑制する観点から、１５ａｔ％を超えないことが好ましい。
【００１７】
反射防止膜１は、電気的に導電性を有するものとする。具体的には、反射防止膜１の比抵抗値を、実用的な導電性領域を示す１×１０−２Ω・ｃｍ以下（１００００μΩｃｍ以下）となるようにする。反射防止膜１としてＡｌ系Ｎ含有膜を用いる場合、化学量論組成１：１のＡｌ５０Ｎ５０膜となると、比抵抗値が少なくとも１０Ω・ｃｍ以上となり、導電体領域から外れてしまう。従って、反射防止膜１が化学量論組成１：１のＡｌ５０Ｎ５０膜とならないようにする。以降の説明において、Ａｌ系Ｎ含有膜を「Ａｌ１００−ｘＮｘ膜」とも称する。ｘ（ａｔ％）は、０より大きく５０より小さい値とする。
【００１８】
次に、反射防止膜１の製造方法の一例について説明する。本実施形態１においては、透明な絶縁性基板であるガラス基板１５上に、反射防止膜を成膜する。反射防止膜１の成膜は、塗布法、蒸着法、スパッタリング法等の公知の方法により行うことができる。中でも、スパッタリング法は、広く適用されている薄膜形成方法であり、本実施形態１に係る反射防止膜の形成にも好ましいものである。本実施形態１においては、スパッタリング法により、Ｎ元素を添加した窒化Ａｌ（Ａｌ１００−ｘＮｘ）膜からなる反射防止膜１を２００ｎｍの厚さで成膜した。具体的には、スパッタリングのターゲットとして純Ａｌの金属ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガスに窒素（Ｎ２）ガスを添加した混合ガスを用いて反応性スパッタリング法により成膜した。当該方法によれば、Ａｒガスに添加するＮ２ガス量を変えることによって、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜のＮ組成比を簡便に変えることができる。
【００１９】
混合ガス中のＮ２ガス量に対する反射防止膜１を構成するＡｌ１００−ｘＮｘ膜のＮ組成比の関係は、スパッタ装置の容積や投入電力、スパッタガス圧力などのパラメータによって異なる。従って、使用するスパッタ装置に応じて、其々条件を最適化する。但し、Ａｒガスに対するＮ２ガスの添加量は、分圧比で５０％未満にすることが好ましく、４０％未満とすることがより好ましい。Ａｒガスに対するＮ２ガスの添加量が分圧比で５０％となると、前述の化学量論組成１：１のＡｌ５０Ｎ５０膜が形成されてしまうためである。従って、導電性を確保する観点から、Ａｒガスに対するＮ２ガスの添加量は、分圧比で５０％未満とすることが好ましい。
【００２０】
なお、スパッタリングガスとしてＡｒガスに代えて、Ｋｒガス等の不活性ガスを用いてもよい。不活性ガスは、単独で用いても混合して用いてもよい。ここで「不活性ガス」とは、成膜される膜の組成に影響を与えないガスを云うものとする。また、反応性スパッタリング法に代えて、予めＮ元素を添加したターゲットを用いてスパッタリングを行ってもよい。この場合には、スパッタリングガス中にＮ２を添加する必要はなく、純Ａｒ、純Ｋｒガス等をそのまま適用することができる。
【００２１】
図２は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ元素の組成比（以降、単に「Ｎ組成比」と云う）（ａｔ％）に対して、反射率をプロットしたものである。反射率の測定波長は５５０ｎｍとし、ガラス基板１５側から測定した値を示している。以降、特に断らない限り、反射率の測定波長を５５０ｎｍとし、ガラス基板１５側から測定した反射率を示す。なお、ガラス基板１５の反対側の空気界面側である上層膜面の反射防止が要求される場合には、実用上、上層膜面からの反射率も重要となる。しかしながら、上層膜面側から測定した反射率は、膜物性本来の反射率に加え、スパッタ条件に付随する膜表面の荒れ、及び凹凸形状の違いによる反射散逸成分の影響が付加される。このため、本明細書では、主としてガラス基板１５側から測定を行った結果について考察する。ガラス基板１５としては、光学定数ｎ（屈折率）が１．５（５５０ｎｍ）、板厚が０．６ｍｍのものを用いた。
【００２２】
図２より、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の反射率は、Ｎ組成比の増加に伴って単調に低下することがわかる。また、Ｎ組成比を３０ａｔ％以上とすることにより、反射率が約５０％以下となることがわかる。この値は、従来の反射防止膜であるＣｒ膜やＭｏ膜よりも低い値である。従って、Ａｌを主成分とする反射防止膜１に添加するＮ組成比を３０ａｔ％以上とすることにより、Ｃｒ膜やＭｏ膜よりも良好な低反射特性を得ることができる。
【００２３】
図３は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、比抵抗値（Ω・ｃｍ）をプロットしたものである。同図より、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の比抵抗値は、Ｎ組成比の増加に伴って指数関数的に増加することがわかる。実用上の導電性領域（１×１０−２Ω・ｃｍ以下）を得るためには、Ａｌに添加するＮ組成比が、４５ａｔ％を超えないことが好ましい。
【００２４】
反射防止膜１に遮光特性が必要とされる場合、例えば、カラーフィルター基板のブラックマトリックスなどに適用する場合には、Ａｌに添加するＮ組成比を４５ａｔ％以下とすることが好ましい。これは、Ａｌに添加するＮ組成比が４０ａｔ％以上、特に４５ａｔ％を超えると急激に光の透過性が現れるためである。例えば、膜厚２００ｎｍの薄膜の場合、Ｎ組成比が４５ａｔ％のＡｌ１００−ｘＮｘ膜の光透過率（波長５５０ｎｍ）は約１％であるのに対し、Ｎ組成比が５０ａｔ％近傍のＡｌ１００−ｘＮｘ膜の光透過率は約８０％にまで達する。なお、これは、反射防止膜１をＡｌ１００−ｘＮｘ膜の単層構造で適用する場合であって、他の遮光特性に優れた膜との積層構造とする場合や、他の添加物を添加する場合にはこの限りではない。また、上述したように、光透過性は、膜厚によって変動するため、膜厚を調整することにより遮光特性を調整することも可能である。
【００２５】
反射防止膜１として、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜のＮ組成比を３０ａｔ％以上、比抵抗値が概略１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性を有するものを用いることにより、反射率が概略５０％以下の低反射特性及び導電性を有する単層構造の反射防止膜を得ることができる。
【００２６】
図４は、反射防止膜１として、Ｎ組成比が３９ａｔ％のＡｌ−３９ａｔ％Ｎ膜（実施例１−１）、Ｎ組成比が４５ａｔ％のＡｌ−４５ａｔ％Ｎ膜（実施例１−２）の反射率の光波長依存性をプロットしたものである。同図より、実施例１−１及び実施例１−２に係る反射防止膜１の反射率は、いずれの波長領域（４００〜７００ｎｍ）においても５０％以下であり、可視光領域において良好な低反射特性を有していることがわかる。
【００２７】
図５は、反射防止膜１を構成するＡｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、公知の薬液（液温４０℃）を用いてウエットエッチングした際のエッチングレートをプロットしたものである。同図より、Ｎ組成比が３０ａｔ％〜４５ａｔ％であるＡｌ１００−ｘＮｘ膜は、約４０〜７０ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度でパターニング可能であることがわかる。なお、Ｎ組成比が５０ａｔ％のＡｌ５０Ｎ５０膜（化学量論組成１：１のＡｌＮ膜）の場合、導電領域から外れてしまう。また、上記公知のウエットエッチング法によるエッチングが困難になり、別途、ドライエッチング法などによるエッチングを行う必要が生じる。従って、加工コスト増大という問題も生じる。
【００２８】
上記例では本実施形態１に係る反射防止膜１をＡｌ１００−ｘＮｘで説明したが、他の元素Ｍをさらに添加したＡｌ１００−ｘ−ｙＭｙＮｘ膜であってもよい。元素Ｍとして、８族遷移金属から選ばれる１種以上の元素を添加すると、従来は困難であったＩＴＯなどの酸化物透明導電膜との良好な電気的コンタクトを実現することができる。中でもＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を添加すると、より良好な電気的コンタクト特性を実現することができる。このため、ＩＴＯ等との電極と電気的に接続される構造を有するカラーフィルター基板用のブラックマトリックス膜用途として好適に適用することができる。コンタクト特性は、わずかなＭの添加で効果が得られるが、確実な効果を得るためには添加量ｙを０．１ａｔ％以上とすることが好ましい。一方、添加量ｙが多いと、上記公知のＡｌ系膜のウエットエッチングプロセスにおいて、膜から析出されるこれらの元素Ｍの粒がエッチングされずに残渣となってパターニング不良を引き起こす恐れがある。この点からは添加量ｙが１５ａｔ％を超えないようにするのが好ましい。
【００２９】
本実施形態１に係る反射防止膜１によれば、Ａｌ系メタルをベースとしているので、パターニング加工が容易であり、高精度のパターンを得ることができる。また、実用上の導電性領域（１×１０−２Ω・ｃｍ以下）を得る領域としているので、導電特性を得ることができる。また、Ｎ元素を３０ａｔ％以上含有させることにより、低反射特性を実現することができる。すなわち、低反射特性、及び導電特性を、Ａｌ系メタルをベースとした膜により実現することができる。このため、異なる系列のメタルを積層する必要がなく、コスト低減を実現することができる。さらに、Ｎ組成比や膜厚を調整することにより、遮光性を付与することができる。
【００３０】
また、本実施形態１に係る反射防止膜１の製造方法は、反応性スパッタリング法等の公知の方法を適用できる。このため、特別の製造装置を必要とせず、既存の設備を用いることができる。従って、低コスト化を実現できる。また、本実施形態１によれば、単層構造としているので、製造工程も簡便である。さらに、Ｃｒを用いずにこれらの特性を実現できるので、ウエットエッチング工程で有害な六価Ｃｒイオンを発生させない。従って、これらの処理工程が不要となり、環境負荷低減を実現することができる。さらに、レアメタルをベースとせず、汎用的なＡｌ系をベースとして適用することにより、低コスト化、及び材料の長期的安定供給が可能である。
【００３１】
なお、反射防止膜が形成されている透明性基板としては、ガラス基板に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の透明性基板を適用することができる。例えば、ポリカーボネート等のプラスチック等の透明絶縁性基板を好適に適用することができる。また、上記例の板厚や光学定数は、一例であって、所望の厚みや光学定数のものを適用できることは言うまでもない。また、本発明に係る反射防止膜は、後述する実施形態のように、積層構造としてもよく、単一層に限定されるものではない。また、本発明の特性を満足する範囲において、他の機能を有する積層膜（例えば、保護機能を有する膜）が積層されていてもよい。
【００３２】
[実施形態２]
次に、上記実施形態１とは異なる反射防止膜の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施形態１と同一の要素部材には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態２に係る反射防止膜は、以下の点を除く基本的な構成及び製造方法は上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１に係る反射防止膜１は、単層構造であったのに対し、本実施形態２に係る反射防止膜は、積層構造である点において相違する。
【００３４】
図６に、本実施形態２に係る反射防止膜２の模式的断面図を示す。反射防止膜２は、図６に示すように、ガラス基板１５上に形成されている。反射防止膜２は、２層構造となっており、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａ、第２薄膜として機能するＡｌ系膜２ｂがガラス基板１５側からこの順に積層されている。
【００３５】
Ａｌ系Ｎ含有膜２ａは、主成分をＡｌとし、添加物として少なくともＮ元素を含み、かつ、導電性と光透過性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系膜２ｂは、主成分をＡｌとするものであって、遮光性と導電性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系Ｎ含有膜２ａ、及びＡｌ系膜２ｂの両者は、其々独立にＡｌ以外の金属を添加して、２種類以上の金属によって構成される金属間化合物、合金等であってもよい。なお、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａには、必ずＮ元素を含ませる必要があるが、Ａｌ系膜２ｂにおいては、Ｎ元素の添加は必須ではない。換言すれば、Ａｌ系膜２ｂは、遮光性及び導電性膜が確保できる範囲において、Ｎ元素を含んでいてもよい。
【００３６】
ここで、「光透過性を有する膜」とは、膜厚２５ｎｍにおいて１０％以上の透過率を有するものと定義する。１００ｎｍ程度の膜厚の場合には、少なくとも数％以上の透過率を有するものである。一方、「遮光性を有する膜」とは、膜厚２５ｎｍにおいて１０％未満の透過率を有するものと定義する。以降の説明において、特に断らない限り、透過率という場合には、膜厚２５ｎｍにおける値を示すものとする。なお、一般的に、光の透過性を有しない金属薄膜においても、その膜厚を非常に薄くすることにより光透過性が出現することが知られている。例えば、純Ａｌ系膜の場合、膜厚を５ｎｍ程度にすることによって５％程度の透過率が得られる。
【００３７】
図７は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、波長５５０ｎｍにおける透過率をプロットしたものである。Ａｌ１００−ｘＮｘ膜は、上記実施形態１と同様に、純Ａｌの金属ターゲットを用い、ＡｒガスにＮ２ガスを添加した混合ガスを用いてスパッタリングすることにより得た。Ｎ組成比を振り分けて添加したＡｌ１００−ｘＮｘ膜は、其々２５ｎｍの厚さで成膜した。なお、図７中の透過率は、透明絶縁性基板であるガラス基板１５の透過率を差し引いた膜自体の透過率をプロットしたものである。
【００３８】
図７より、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の透過率は、Ｎ組成比が２０ａｔ％を超える近傍から光の透過特性が出現することがわかる。また、Ｎ組成比が４０ａｔ％近傍を超えるあたりで透過率は１０％を超え、４８ａｔ％近傍においては約８０％の透過率を示すことがわかる。換言すると、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比を４０ａｔ％以上とすることにより、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜において光透過性を付与することができる。無論、他の添加物等の添加に応じて、光透過性は変動し得るものである。従って、Ｎ組成比が４０ａｔ％未満のものを排除するものではない。
【００３９】
反射防止膜２の第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａは、前述したように、光透過性と導電性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系Ｎ含有膜２ａとしてＡｌ１００−ｘＮｘ膜を適用する場合には、図７より、光透過性を有するようにするために、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比を４０ａｔ％以上とする必要がある。ここで、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜とする場合のＮ組成比（ａｔ％）に対する比抵抗値（導電性）は、図３に示したとおりである。従って、本実施形態２に係るＡｌ系Ｎ含有膜２ａとしてＡｌ１００−ｘＮｘ膜を用いた場合、Ｎ組成比が４０ａｔ％以上の領域は、比抵抗値が概略２．５×１０−４Ω・ｃｍ（２５０μΩ・ｃｍ）以上となる。
【００４０】
図８は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、波長５５０ｎｍにおける光学定数ｎ（屈折率）をプロットしたものである。また、図９は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比（ａｔ％）に対して、波長５５０ｎｍにおける光学定数ｋ（消衰係数）をプロットしたものである。
【００４１】
図９より、光透過性を有するＡｌ１００−ｘＮｘ膜のＮ組成比が４０ａｔ％を超える近傍からｋ（消衰係数）が急激に低下し、概略３以下の値となることがわかる。ｋ（消衰係数）の低下は、光の透過性向上に対応するものである。また、図８より、光透過性を有するＡｌ１００−ｘＮｘ膜のＮ組成比が４０ａｔ％を超える領域においては、ｎ（屈折率）が概略１．９以上の値を示すことがわかる。
【００４２】
図１０に、反射防止膜２の第１薄膜として機能する光透過性を有するＡｌ系Ｎ含有膜２ａの一例として、Ｎ組成比が４８ａｔ％、膜厚５０ｎｍのＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜（実施例２−１）におけるｎ（屈折率）の波長依存性をプロットしたものを示す。実施例２−１に係るサンプルの透過率は、約８０％であった。
【００４３】
図１１に、実施例２−１に係るＡｌ系Ｎ含有膜２ａについて、ｋ（消衰係数）の波長依存性をプロットしたものを示す。図１０及び図１１より、ｎ（屈折率）、ｋ（消衰係数）には光波長依存性が認められる。なお、以降の説明において、特に断りのない限り、ｎ（屈折率）及びｋ（消衰係数）の値は、測定波長５５０ｎｍにおける値を示す。
【００４４】
次に、反射防止膜２の第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａの最適膜厚について検討した結果について説明する。図１２は、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜と、第２薄膜として機能するＡｌ系膜の積層膜の積層構造を有する積層膜の反射率をプロットしたものである。サンプルは、０．６ｍｍ厚の透明絶縁性のガラス基板１５（ｎ＝１．５）上に、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の膜厚を適宜選定して成膜し、次いでＡｌ系膜を２００ｎｍの膜厚固定で成膜することにより得た。
【００４５】
図１２のサンプルには、第１薄膜として、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜を構成するＮ組成比が４８ａｔ％のＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜を用いた。当該第１薄膜の光透過率は８０％であり、比抵抗値は０．０５Ω・ｃｍ、ｎ（屈折率）は２．３１、ｋ（減衰係数）は０．０８３であった。また、第１薄膜の膜厚は、最大１１０ｎｍ、最少０ｎｍ（第１薄膜無し）となるように振り分けて成膜した。さらに、第２薄膜として、Ｎ組成比が３９ａｔ％のＡｌ−３９ａｔ％Ｎ膜を２００ｎｍの膜厚で成膜した。当該膜の反射率は４１％であり、ｎ（屈折率）は１．８４、ｋ（消衰係数）は２．９７であった。
【００４６】
これらの積層膜は、上記実施形態１と同様、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いて同時に一括してエッチングすることができた。
【００４７】
図１２より、反射率は第１薄膜の膜厚により変動することがわかる。また、図１２のサンプルにおいては、同図に示すどの膜厚領域においても反射率が５０％以下の良好な低反射特性を有することがわかる。そして、第１薄膜の膜厚を１０ｎｍ〜１０５ｎｍの範囲内に限定すれば、反射率が３０％以下となることがわかる。また、図１２より、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａの膜厚を４０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内に限定すれば、反射率が１０％以下となることがわかる。反射率が１０％以下となるＡｌ系Ｎ含有膜２ａ（膜厚４０ｎｍ〜８０ｎｍ）の膜色は、いわゆる黒色膜であった。
【００４８】
図１２のサンプルによれば、反射防止膜２の第１薄膜であるＡｌ系Ｎ含有膜２ａの膜厚を１０ｎｍ〜１０５ｎｍの範囲内に限定することにより、上記実施形態１の反射防止膜１よりも優れた低反射特性を有する反射防止膜２を提供することができる。反射防止膜２の比抵抗値は、積層膜中の比抵抗値の小さい方の膜によって決定される。図１２のサンプルの比抵抗値は、Ａｌ系膜２ｂの比抵抗値により決定される。具体的には、２．５×１０−４Ω・ｃｍであり、良好な導電性を示した。
【００４９】
なお、上記においては、反射率が５０％以下、３０％以下、若しくは１０％以下となる範囲について説明したが、反射防止膜を適用する用途、求められる性能に応じて、要求される反射率は変動し得る。従って、求められる性能、用途に応じて所望の反射率を満たすように適宜決定すればよい。  
【００５０】
次に、本実施形態２に係る反射防止膜の第２薄膜として機能するＡｌ系膜２ｂの材料を純Ａｌに変更した場合の、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａの最適膜厚について検討した結果について説明する。図１３は、図１２と同様に、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜と、第２薄膜として機能するＡｌ系膜の積層膜の反射率をプロットしたものである。サンプルは、０．６ｍｍ厚の透明絶縁性のガラス基板１５（ｎ＝１．５）上に、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の膜厚を適宜選定して成膜し、次いでＡｌ系膜として純Ａｌ膜を２００ｎｍの膜厚固定で成膜することにより得た。
【００５１】
図１３のサンプルにおける第１薄膜には、上記図１２と同様の材料であるＮ組成比が４８ａｔ％のＡｌ−４８ａｔ％膜を用いた。第２薄膜には、前述したように純Ａｌ膜を用いた。純Ａｌ系膜の物性値は、反射率が８５％であり、ｎ（屈折率）１．１０、ｋ（消衰係数）５．０９であった。これらの積層膜は、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いて、２層を一括してエッチングすることができた。
【００５２】
図１３より、反射率は第１薄膜の膜厚により変動することがわかる。また、図１３のサンプルにおいて、反射率５０％以下の反射防止膜２を得るためには、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａの膜厚を概略２５ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の範囲とすればよいことがわかる。反射率３０％以下の反射防止膜２を得るためには、第１薄膜の膜厚を４０ｎｍ〜９５ｎｍの範囲内に限定すればよく、反射率１０％以下の反射防止膜２を得るためには、第１薄膜の膜厚を６０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内にすればよいことがわかる。反射率が１０％以下となるＡｌ系Ｎ含有膜２ａ（膜厚６０ｎｍ〜８０ｎｍ）の膜色は、いわゆる黒色膜であった。
【００５３】
図１３のサンプルによれば、反射防止膜２の第１薄膜であるＡｌ系Ｎ含有膜２ａの膜厚を４０ｎｍ〜９５ｎｍの範囲内に限定することにより、上記実施形態１の反射防止膜１よりも優れた低反射特性を有する反射防止膜２を提供することができる。反射防止膜２の比抵抗値は、３．３×１０−６Ω・ｃｍであった。これは、Ａｌ系膜２ｂとして純Ａｌ系膜を適用していることによるもので、優れた導電性を有する。
【００５４】
なお、上記図１２及び図１３においては、第１薄膜として、光透過性のＡｌ１００−ｘＮｘ膜としてＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜を用いた例について説明したが、これに限定されることはなく、図７において透過率が１０％以上の光透過性を有するＮ組成比が４０ａｔ％以上のＡｌ１００−ｘＮｘ膜を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
例えば、図１２のサンプル構成において、第１薄膜として、Ａｌ−４８ａｔ％Ｎ膜に代えて膜厚５０ｎｍのＡｌ−４０ａｔ％Ｎ膜（比抵抗値２．５×１０−４Ω・ｃｍ、ｎ（屈折率）１．９０、ｋ（消衰係数）２．８０）を用いた場合、反射率は２９％であった。また、図１２のサンプル構成において、Ａｌ−４８ａｔ％Ｎ膜に代えて膜厚５０ｎｍのＡｌ−４５ａｔ％Ｎ膜（比抵抗値０．００３Ω・ｃｍ、ｎ（屈折率）２．１８、ｋ（消衰係数）１．０８）を用いた場合、反射率は１８％であった。いずれも３０％以下の優れた低反射特性を示した。なお、Ｎ組成比を５０ａｔ％にしてしまうと、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いたウエットエッチングが困難になるため、Ｎ組成比の上限は５０ａｔ％未満にすることが好ましい。また、耐熱性や耐食性の向上を考慮してＮ元素に加えて他の元素をさらに添加してもよい。
【００５６】
また、Ａｌ系膜２ｂの一例として、図１２のサンプルにおいてはＡｌ−３９ａｔ％Ｎ膜の例を、図１３のサンプルにおいては純Ａｌ系膜を用いた例について説明したが、主成分をＡｌとし、遮光性を有する膜であればこれらに限定されない。例えば、耐熱性や耐食性を考慮してＡｌにＮ以外の元素Ｍを添加することもできる。元素Ｍとして、８族遷移金属元素から選ばれる元素を添加すると、従来不可能であったＩＴＯなどの酸化物透明導電膜との良好な電気的コンタクト特性を実現することができる。中でもＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる１種以上の元素を添加すると、より良好な電気的コンタクト特性を実現することができる。このため、ＩＴＯ等の電極と電気的に接続される構造を有するカラーフィルター基板用のブラックマトリックス膜用途として好適に適用することができる。さらに、比抵抗値が２．５×１０−５Ω・ｃｍよりも低い膜を用いるようにすれば、公知の反射防止膜であるＭｏやＣｒ膜（比抵抗値２．５×１０−５Ω・ｃｍ）よりも比抵抗値の低い反射防止膜が実現できるのでより好ましい。Ｎ元素以外のＡｌに添加する元素の添加総量は、従来のＣｒやＭｏの比抵抗値よりも低い膜を得る観点から、１５ａｔ％を超えないことが好ましい。また、Ａｌ系Ｎ含有膜の膜厚は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、特に限定されないが、反射率３０ａｔ％以下を容易に設計できる観点から、４０ｎｍ以上、９５ｎｍの範囲に設定することが好ましい。
【００５７】
本実施形態２に係る反射防止膜２によれば、Ａｌ系メタルをベースとしているので、パターニング加工が容易であり、高精度のパターンを得ることができる。また、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、反射防止膜２の第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａとして光透過性を有し、かつ適切な膜厚に設定することにより、低反射特性を実現することができることを突き止めた。
【００５８】
反射防止膜２の比抵抗値は、１×１０−２Ω・ｃｍ以下の実用的な導電性領域としているので、導電特性を兼ね備える。さらに、反射防止膜２の第２薄膜として機能するＡｌ系膜２ｂとして遮光性を有し、かつ、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａよりも低い導電性を有する膜を適用すれば、低抵抗特性を有する膜を提供できる。上述したＣｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏをベースとした反射防止膜においては、比抵抗値が２．５ｘ１０−５Ωｃｍを超える（一般的に、薄膜の比抵抗値はバルク状態での値よりも高い値となる）。一方、本実施形態２に係る反射防止膜２によれば、第２薄膜として機能するＡｌ系膜２ｂを調整することにより低抵抗特性を容易に付与することができる。その結果、遮光膜用途に加えて配線兼用の材料を提供することが可能となる。このため、低抵抗が要求される例えば対角１５インチサイズ以上の大型表示パネルの配線材料として特に好適に適用することができる。
【００５９】
また、本実施形態２に係る反射防止膜２の製造方法は、スパッタリング法等の公知の方法を適用できるので、特別の製造装置を必要とせず、既存の設備を用いることができる。例えば、第１薄膜としてＡｌ１００−ｘＮｘ膜、第２薄膜として純Ａｌ膜を成膜する場合には、スパッタリングガスにＮ２ガスを適用するか否かにより制御することができる。従って、低コスト化を実現することができる。また、元素Ｍを添加する場合も同様にして製造することができる。
【００６０】
なお、本実施形態２においては、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａとＡｌ系膜２ｂの２層構造となる例について説明したが、Ｎの含有量がガラス基板１５側から遠ざかるにつれて減少するような膜により構成しても、本実施形態２と同様の効果を得ることができる。上記実施形態１の反射防止膜をＡｌ１００−ｘＮｘ膜として適用すれば、反射率３０〜５０％を維持した上で、比抵抗値を下げることができる。
【００６１】
［実施形態３］
本実施形態３に係る反射防止膜は、以下の点を除く基本的な構成及び製造方法は、上記実施形態２と同様である。すなわち、上記実施形態２に係る反射防止膜２は、Ａｌ系Ｎ含有膜２ａ、Ａｌ系膜２ｂの２層構造であったのに対し、本実施形態３に係る反射防止膜３は、３層構造である点において相違する。
【００６２】
図１４に、本実施形態３に係る反射防止膜３の模式的断面図を示す。反射防止膜３は、図１４に示すように、ガラス基板１５上に形成されており、第１薄膜として機能する第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａ、第２薄膜として機能するＡｌ系膜３ｂ、第３薄膜として機能する第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃをガラス基板１５側からこの順に備える。
【００６３】
第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａは、主成分をＡｌとし、添加物として少なくともＮ元素を含み、かつ、導電性と光透過性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系膜２ｂは、主成分をＡｌとするものであって、遮光性と導電性を兼ね備えた膜とする。第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃは、第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａと同様に、主成分をＡｌとし、添加物として少なくともＮ元素を含み、かつ、導電性と光透過性を兼ね備えた膜とする。これらの其々の膜は、其々独立にＡｌ以外の金属を添加して、２種類以上の金属によって構成される金属間化合物、合金等であってもよい。なお、第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａ及び第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｂには、必ずＮ元素を含ませる必要があるが、第２薄膜として機能するＡｌ系膜３ｂにおいては、Ｎ元素の添加は必須ではない。換言すれば、Ａｌ系膜３ｂは遮光性及び導電性が確保できる範囲において、Ｎ元素を含んでいてもよい。
【００６４】
以下、本実施形態３に係る反射防止膜３の好適な一例について説明する（実施例３−１）。０．６ｍｍ厚の透明絶縁性のガラス基板１５（ｎ＝１．５）上に、第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａとして、Ｎ組成比が４８ａｔ％のＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜を５０ｎｍの膜厚で成膜した。次いで、Ａｌ系膜３ｂとして、Ｎ組成比が３９ａｔ％のＡｌ−３９ａｔ％Ｎ膜を２００ｎｍの膜厚で成膜した。さらに、第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃとして、Ｎ組成比が４８ａｔ％のＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜を５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【００６５】
第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａ及び第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃであるＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜の特性は、光透過率が８０％、比抵抗値が０．０５Ω・ｃｍ、ｎ（屈折率）が２．３１、ｋが（減衰係数）０．０８３であった。Ａｌ系膜２ｂであるＡｌ−３９ａｔ％Ｎ膜の特性は、反射率が４１％、ｎ（屈折率）が１．８４、ｋ（消衰係数）が２．９７であった。
【００６６】
実施例３−１に係る第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａ、Ａｌ系膜３ｂ、第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃは、上記実施形態１と同様、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いて同時に一括してエッチングすることができた。
【００６７】
図１５は、実施例３−１について、反射防止膜３の反射率の波長依存性を示すグラフである。図中の実線のグラフは、反射防止膜３をガラス基板面側から測定した反射率を示し、図中の破線のグラフは、反射防止膜３を空気界面側である上層膜側から測定した反射率を示す。
【００６８】
図１５に示すように、５５０ｎｍにおける反射率値は、上層膜面側が１．６％、ガラス基板面側が４．５％であり、非常に低い反射率を示すことが明らかとなった。上層膜面側の最表層である第２Ａｌ系Ｎ含有膜２ｃ、ガラス基板面側の最表層である第１Ａｌ系Ｎ含有膜２ａは、其々いわゆる黒色膜であった。また、実施例３−１に係る反射防止膜３の比抵抗値は、２．７×１０−４Ω・ｃｍであった。
【００６９】
上層膜面側とガラス基板面側とでは、ガラス基板の光学特性の影響の差もあって、一般的に反射率特性に違いが生じる。しかしながら、基本的には、上層膜面側からでも同様の反射防止効果が得られる。従って、例えば上層膜面側だけに反射防止機能が必要な場合は、図１４において最下層の第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａを省略した２層構造としてもよい。また、第１Ａｌ系Ｎ含有膜３ａ及び第２Ａｌ系Ｎ含有膜３ｃの例として、Ａｌ−４８ａｔ％Ｎ膜に限ることはなく、上記実施形態２と同様に、光透過性を有し、かつ導電性を有する領域のＡｌ系Ｎ含有膜に適用することにより、本発明の効果を得ることができる。Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の場合には、４０ａｔ％以上、５０ａｔ％未満のＮ組成比のＡｌ１００−ｘＮｘ膜を適用することが可能である。
【００７０】
本実施形態３に係る反射防止膜３によれば、上記実施形態２の反射防止膜と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態３においては、３層構造となる例について説明したが、層の境が明確であることは必須ではなく、膜厚方向にＮ組成量を徐々に変化させることにより、実質上、上記構成を有する膜を成膜してもよい。
【００７１】
［実施形態４］
次に、本発明に係る反射防止膜を、液晶表示装置に適用した例について説明する。本実施形態４においては、本発明に係る反射防止膜を、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶表示装置のカラーフィルター基板に適用した例について説明する。
【００７２】
本実施形態４に係る液晶表示装置は、カラーフィルター基板、アクティブマトリックス基板が所定の間隙を持って対向配置されており、その間隙に液晶層が挟持された構造となっている。アクティブマトリックス基板（不図示）には、液晶を駆動するための画素電極、ゲート配線（走査信号配線）、ソース配線（画像信号配線）、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴ）などが形成されている。ゲート配線と、ソース配線は、其々同一方向に複数形成されており、ゲート配線とソース配線は絶縁膜を介して互いに略直交するように配設されている。隣接するゲート配線とソース配線に囲まれた領域が画素となる。また、ゲート配線とソース配線が交差する領域には、其々の画素を駆動するためのＴＦＴ素子がマトリックス状に形成されている。
【００７３】
図１６（ａ）に、本実施形態４に係るカラーフィルター基板２０のブラックマトリックスの模式的な平面図を、図１６（ｂ）に、カラーフィルター層の模式的な平面図を示す。図１６（ｂ）において、ブラックマトリックスとカラーフィルター層の位置関係を説明するために、ブラックマトリックスも図示する。また、図１７に、図１６（ｂ）のXVII-XVII切断部断面図を示す。
【００７４】
本実施形態４に係るカラーフィルター基板２０は、図１６及び図１７に示すように、透明絶縁性基板２１、ブラックマトリックス層として機能する反射防止膜４、カラーフィルター層２２、対向電極２３、配向膜２４等を備える。
【００７５】
反射防止膜４は、透明絶縁性基板２１上に、ブラックマトリックスとして機能するように、画素のマトリックスに対応して形成されている（図１６（ａ）参照）。各画素領域は、図１６（ａ）に示すように、カラー表示を行うために、ソース配線方向に沿って赤色表示画素Ｒ１、緑色表示画素Ｇ１、青色表示画素Ｂ１の３原色表示画素が交互に設定されている。反射防止膜４としては、上記実施形態１〜３の態様を好適に適用することができる。ここでは、一例として、上記実施形態２のように２層構造を有するものについて説明する。反射防止膜４は、図１７に示すように、Ａｌ系Ｎ含有膜４ａ、Ａｌ系膜４ｂの２層構造となっている。
【００７６】
カラーフィルター層２２は、反射防止膜４が形成された透明絶縁性基板２１上に、画素列に対応して赤色カラーフィルター層Ｒ２、緑色カラーフィルター層Ｇ２、青色カラーフィルター層Ｂ２が順に配設されている（図１７参照）。
【００７７】
対向電極２３は、カラーフィルター層２２の上層に形成され、アクティブマトリックス基板（不図示）の画素電極との間で液晶層（不図示）を駆動するための電界を形成する役割を担う。対向電極２３として、本実施形態４においては、ＩＴＯ膜を適用した。配向膜２４は、対向電極２３の上層に形成され、液晶分子を任意の方向に配向させるための役割を担う。配向膜２４としては、ポリイミド膜等を好適に適用することができる。
【００７８】
反射防止膜４は、隣接する画素の３原色カラーフィルター間の色の混合や干渉を防止し、画素領域の端部の表示光劣化部を遮光することによって、表示画像の高コントラスト化を図る。このために、図１６（ａ）に示すように、ゲート配線を遮光する領域ＡＧ、ソース配線を遮光する領域ＡＳを形成するようなマトリックス状に形成する。
【００７９】
次に、カラーフィルター基板２０の製造方法について説明する。まず、透明絶縁性基板２１上に、ブラックマトリックスとして機能させるための反射防止膜４を形成する。Ａｌ系Ｎ含有膜４ａとしては、Ａｌに３ａｔ％組成比のＮｉを添加したＡｌ−３ａｔ％Ｎｉ合金ターゲットを用い、Ａｒ＋Ｎ２混合ガスによる反応性スパッタリング法で５０ｎｍ膜厚のＡｌ−３ａｔ％Ｎｉ−４５ａｔ％Ｎ膜を成膜した。次いで、純Ａｒガスによるスパッタリング法で２００ｎｍ膜厚のＡｌ−３ａｔ％Ｎｉ膜を成膜することにより、Ａｌ系膜４ｂを得た。
【００８０】
次に、フォトリソグラフィー法によりフォトレジストパターンを形成し、得られたパターンをマスクとしてウエットエッチングを行った。薬液としては、公知のＡｌ系メタルエッチング液であるリン酸＋硝酸＋酢酸系薬液を用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することにより、反射防止膜４のパターンを得た。
【００８１】
得られた反射防止膜４のガラス基板側からの入射光Ｌ１に対する反射率Ｌ２は、４．９％であり、非常に低い反射特性を有する黒色膜を得た。図１８に、本実施形態４に係る反射防止膜４の反射率の光波長依存性の結果を示す。同図に、公知のＣｒ／ＣｒＯｙ積層構造を有する反射防止膜の結果も合わせて図示する。図１８より、本実施形態４に係る反射防止膜４は、公知のＣｒ／ＣｒＯｙ積層構造を有する反射防止膜と同等の低反射特性が得られることがわかる。
【００８２】
反射防止膜４の比抵抗値は、５．０×１０−６Ω・ｃｍであった。一方、前述の公知のＣｒ／ＣｒＯｙ膜の比抵抗値は、２５×１０−６Ω・ｃｍである。すなわち、本実施形態４に係る反射防止膜４によれば、従来の反射防止膜（Ｃｒ／ＣｒＯｙ積層膜）に比して、比抵抗値を約１／５の大きさにすることができる。
【００８３】
反射防止膜４を形成後、光感光性樹脂に赤色の色素を混合させた赤色カラーレジストを形成し、フォトリソグラフィー法を用いて赤色カラーフィルター層Ｒ２を形成した。同様にして、緑色カラーフィルター層Ｇ２、青色カラーフィルター層Ｂ２を順次形成する。
【００８４】
次に、液晶駆動用の電気信号（電界）を印加するための対向電極２３を形成する。好適な実施例として、ここでは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化スズ（ＳｎＯ２）とを重量比９：１で混合した酸化物透明導電膜ＩＴＯを１００ｎｍの膜厚で成膜した。このときのＩＴＯ膜の比抵抗値は、２５０×１０−６Ω・ｃｍであった。
【００８５】
対向電極２３を構成するＩＴＯ膜は、各色のカラーフィルター間の領域において反射防止膜４の上層膜であるＡｌ系膜４ｂの表面と直接接触させるようにした。Ａｌ膜とＩＴＯとを直接接触させると、界面でＡｌとＩＴＯからのＯ元素が反応して絶縁性のＡｌ１００−ｘＯｘ（酸化アルミニウム）が形成され、絶縁状態となってしまう。本実施形態４に係る反射防止膜４によれば、ＡｌにＮｉを添加しているので、Ａｌ１００−ｘＯｘ層の反応を抑制することができ、接触抵抗値が低減されて良好な導通状態を実現することが可能である。
【００８６】
本実施形態４によれば、対向電極２３のＩＴＯ膜と、マトリックス状に形成された低抵抗の反射防止膜４とを電気的に接続させている。本実施形態４に係る反射防止膜４は、ＩＴＯ膜の約１／５０の比抵抗値である。このため、対向電極２３を反射防止膜４に電気的に良好な状態で接続させることにより、基板面内全体の対向電極の抵抗を低減させることができる。従って、ＴＶのような大型サイズの液晶表示パネルに適用する場合においても、画面全体の対向電極の抵抗値を一様に低減することができる。その結果、液晶への印加電界不良や印加電界強度分布などを防止することができ、表示ムラなどによる品質低下を防止することが可能となる。
【００８７】
対向電極２３を形成後、配向膜２４を形成する。ここではポリイミド系からなる透明性樹脂膜を１００ｎｍの膜厚で形成した。以上の工程等を経て、本実施形態に係る液晶表示パネル用のカラーフィルター基板が製造される。そして、カラーフィルター基板と、アクティブマトリックス基板とを一定の間隙を持たせて貼り合せ、その間隙に液晶を注入させる工程等を経てカラー液晶表示パネルが製造される。
【００８８】
なお、上記の例では、Ａｌ−３ａｔ％Ｎｉの合金ターゲットを用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。Ｎｉの添加効果は、ＩＴＯなどの酸化物導電膜との界面における接触電気抵抗値を低減して良好な導通状態を得ることにある。充分な効果を得るためにはＮｉの添加組成比は０．５ａｔ％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉを添加することによってＡｌ−Ｎｉ膜の比抵抗値は増大する。例えば公知の低反射膜であるＭｏやＣｒ膜の比抵抗値２．５×１０−５Ω・ｃｍよりも低く抑え、低抵抗膜としてのメリットを出すためには、Ｎｉの添加量を１５ａｔ％以下にすることが好ましい。さらに、Ａｌに添加する元素として、Ｎｉと同じ８族遷移金属であるＦｅ、Ｃｏを添加した場合でもＮｉと同等の効果を得ることができる。この場合も、Ａｌ以外の添加量は、比抵抗値を良好に保つ観点から１５ａｔ％以下とすることが好ましい。
【００８９】
また、本実施形態４においては、カラーフィルター基板にブラックマトリックス機能を有する反射防止膜を適用する例について述べたが、ブラックマトリックス機能が必要とされる反射防止膜全般に適用できる。例えば、フィールド・シーケンシャル（ＦＳ）方式の対向基板に適用することもできる。
【００９０】
［実施形態５］
本発明に係る反射防止膜を、液晶表示装置のアクティブマトリックス基板に適用した例について説明する。本実施形態５に係る液晶表示装置は、上記実施形態４と同様のＴＮモードとする。
【００９１】
図１９は、本実施形態５に係るアクティブマトリックス基板の反射防止膜５の一部を示す模式的平面図であり、図２０は、図１９中の一点鎖線XX-XXの位置におけるアクティブマトリックス基板の切断部断面図である。反射防止膜５は、液晶を駆動するための電極、配線パターンやＴＦＴなどを具備したアクティブマトリックス基板３０上に、概略マトリックス状に形成されている。
【００９２】
アクティブマトリックス基板３０は、図２０に示すように、透明絶縁性の透明絶縁性基板３１、導電膜からなるゲート電極３２、ＳｉＮｙ膜などからなるゲート絶縁膜３３、ＴＦＴの半導体層として機能するＳｉ等により構成される半導体能動膜３４、導電膜から構成されるソース電極３５及びドレイン電極３６、画素電極３７、ソース配線３８、層間絶縁膜３９、配向膜４０等を備える。
【００９３】
ゲート電極３２は、図２０に示すように、透明絶縁性基板３１上に、ゲート配線（不図示）等と同一の層に形成されている。
【００９４】
アクティブマトリックス基板３０において、ゲート配線（不図示）は、縦方向に延在し、横方向に複数並設されている。そして、ＴＦＴ形成領域におけるゲート配線がゲート電極３２として機能する。ソース配線３８は、ゲート絶縁膜３３を介してゲート配線と交差するように、横方向に延在し、縦方向に複数並設されている。複数のゲート配線と、複数のソース配線は、ほぼ直交するようにマトリクスを形成し、隣接するゲート配線及びソース配線とで囲まれた領域が画素となる。従って、画素は、マトリクス状に配列される。複数の画素が形成されている領域が表示領域となる。
【００９５】
各画素のゲート配線とソース配線の交差点付近には、少なくとも一つの信号伝達用のＴＦＴ４１が設けられている。画素に形成されたＴＦＴ４１のゲート電極３２はゲート配線に、ＴＦＴ４１のソース電極３５はソース配線に接続されている。ゲート電極３２に電圧を印加するとソース配線から電流が流れるようになる。これにより、ソース配線から、ＴＦＴ４１のドレイン電極３５に接続された画素電極に表示電圧が印加される。
【００９６】
ゲート電極３２は、ガラス等の透明絶縁性基板３１上に形成され、ゲート配線、補助容量配線、ゲート端子部等と同一の導電膜により形成されている。
【００９７】
ゲート絶縁膜３３は、ゲート電極３２等を覆うように、その上層に形成されている。半導体能動膜３４及びオーミック低抵抗膜（不図示）は、ゲート絶縁膜３３の上に形成され、ゲート絶縁膜３３を介してゲート電極３２の少なくとも一部と対向配置されている。半導体能動膜３４は、例えば、不純物を含まないＳｉ（シリコン）膜、オーミック低抵抗膜は、不純物を添加したオーミック低抵抗Ｓｉ膜により構成される。
【００９８】
ソース電極３５及びドレイン電極３６は、ゲート絶縁膜３３、半導体能動膜３４、オーミック低抵抗膜を介して、少なくともゲート電極３２の一部と対向配置されている。すなわち、ＴＦＴ４１として動作するために、薄膜トランジスタ領域が、ゲート電極３２上に存在して、ゲート電極３２に電圧を印加した時の電界の影響を受けやすい状態となっている。ドレイン電極３６は、ソース配線、ソース電極３５、ソース端子部等と同一の層により構成されている。
【００９９】
層間絶縁膜３９は、ゲート絶縁膜３３、半導体能動膜３４、ソース電極３５、ドレイン電極３６、画素電極３７を覆うように形成されている（図２参照）。
【０１００】
反射防止膜５は、層間絶縁膜３９上において、ゲート配線、ソース配線３８、ＴＦＴ４１と重畳されるように形成されている。反射防止膜５としては、上記実施形態１〜３の構成を好適に適用することができる。本実施形態５においては、上記実施形態３のように３層構造とした。すなわち、反射防止膜５は、第１薄膜として機能する第１Ａｌ系Ｎ含有膜５ａ、第２薄膜として機能する遮光性を有するＡｌ系膜５ｂ、第３薄膜として機能する第２Ａｌ系Ｎ含有膜５ｃが下層からこの順に積層された積層膜により構成される。
【０１０１】
配向膜４０は、アクティブマトリックス基板３０の表面に液晶を任意の向きに配向させるために形成されている。
【０１０２】
以上のように構成されたアクティブマトリックス基板３０とカラーフィルター基板とは、一定の間隙（セルギャップ）を介して貼り合わされ、この間隙に液晶が注入され、封止される。さらに、アクティブマトリックス基板３０とカラーフィルター基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。本実施形態５に係る液晶表示装置は、以上のような構成となっている。
【０１０３】
反射防止膜５として、上記実施形態３に記載した３層構造を有する反射防止膜を適用した場合、ガラス基板面側からの反射率と、最上層膜面側からの反射率の光波長依存性は、前述した図１５に示した結果と同様の結果が得られる。５５０ｎｍにおける反射率は、膜面側が１．６％、ガラス基板面側が４．５％と非常に低く、両面側ともにいわゆる黒色膜特性を有していた。
【０１０４】
本実施形態５に係る反射防止膜５によれば、反射防止膜５を３層構造により構成しているので、画素表示用のバックライトからの入射光ＢＬ１が、反射光ＢＬ２としてＴＦＴのＳｉ半導体能動膜１３に照射されることを防止できる。その結果、光励起によるＴＦＴのオフ電流の増加（光によるＴＦＴ特性の劣化）を防止することができる。従って、例えば、高輝度用表示パネルとしてバックライト光を強くした場合の表示特性劣化防止に大きな効果を奏する。
【０１０５】
また、従来通り、表示画像視認側から入射される背景光Ｌ１の反射光Ｌ２も低減できるので、表示パネルに背景が映り込むことを防止できる。従って、視認性の高い高品質の表示を実現することができる。なお、上記バックライト光の反射によるＴＦＴ特性の劣化防止効果については、上記実施形態４においても成り立つ。従って、上記実施形態４においても本実施形態５と同様に３層構成の反射防止膜を好適に適用することができる。また、本実施形態５に係る反射防止膜５を、上記実施形態４のカラーフィルター基板のブラックマトリックスにも適用することにより、材料や製造装置の共用化を図り、低コスト化を実現することもできる。
【０１０６】
本実施形態５に係る反射防止膜５によれば、元来、光反射率は高いが低抵抗であるＡｌ系メタルをベースとして、低反射特性若しくは、黒色膜特性を簡便かつ低コストで実現させることができる。従って、本実施形態５に係る反射防止膜５を、液晶駆動用のカラーフィルター基板等の対向電極基板のブラックマトリックスに適用することにより、対向電極を低抵抗化することが可能となる。対向電極の低抵抗化が要求される大型液晶パネル用途において特に有効である。
【０１０７】
［実施形態６］
本発明による反射防止膜を、液晶をパネル面に対して概略平行方向に配向させるＩＰＳ（In Plane Switching）モードの液晶表示装置に適用した例について説明する。図２１は、本実施形態６に係るアクティブマトリックス基板３０ａの一部を示す模式的平面図、図２２は、図２１中のXXII-XXII切断部断面図である。なお、上記実施形態５と同一の要素部材には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【０１０８】
本実施形態６に係るアクティブマトリックス基板３０ａは、透明絶縁性基板３１、ゲート電極３２、ゲート絶縁膜３３、半導体能動層３４、ソース電極３５、ドレイン電極３６、画素電極３７ａ、層間絶縁膜３９ａ、補助容量電極４２、共通電極４３、対向電極４４、保護膜４５等を備える。ＴＦＴ４１は、ゲート電極３２、ソース電極３５、ドレイン電極３６、ゲート絶縁膜３３、半導体能動膜３４等によって透明絶縁性基板３１上に形成されている。
【０１０９】
本実施形態６に係る液晶表示装置は、画素部の電気信号（電界）を表示パネル面に平行に印加することにより、液晶を駆動する。このため、櫛歯形状の画素電極３７ａ及び対向電極４４は、層間絶縁膜３９ａの上層であって、同一の層に互いに対向するように形成されている。
【０１１０】
画素電極３７ａは、コンタクトホール５１を介して下層のＴＦＴ４１のドレイン電極３６と電気的に接続されて画像信号電位を供給するとともに、コンタクトホール５２と下層メタルパターン４６に接続され、ゲート絶縁膜３３を介して補助容量電極４２と対向して画像信号を一定時間保持するための保持容量を形成している。一方、対向電極４４はコンタクトホール５３を介して下層の共通電極４３と電気的に接続されて、一定の共通電位を供給する。以上のように構成された画素電極３７と対向電極４４によって、基板（液晶パネル）に概略水平な画像信号が画素に与えられる。
【０１１１】
図２１に示すように、画素電極３７ａと対向電極４４は、表示画素部に概略櫛歯形状に配置されて形成されるために、光透過領域（開口部）を大きくするためにＩＴＯなどの透明導電膜を用いることが好ましい。しかしながら、ＴＶ用途のような大型サイズの液晶表示パネルの場合、ＩＴＯ膜では比抵抗が大きく、画面全体の画素電極や対向電極の抵抗値が大きくなってしまう。このため、画像信号の遅延や電位の分布を生じてコントラスト低下や表示ムラのような表示不良を引き起こすという問題がある。
【０１１２】
そこで、比抵抗の小さいＡｌ系メタルを用いて電極の抵抗を一様に低減する方法が考えられている。しかしながら、Ａｌ系メタルを適用した場合、反射光の影響によって、色味の変化やコントラストが低下してしまうという新たな問題が生じていた。
【０１１３】
本実施形態６では、画素電極３７ａと対向電極４４とを、本発明に係る反射防止膜６により構成する。本実施形態６に係る反射防止膜６は、図２２に示すように、第１薄膜として機能するＡｌ系膜６ａ、第２薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜６ｂがこの順に積層された２層構造となっている。反射防止膜６のＡｌ系膜６ａは、Ａｌを主成分とする遮光性、導電性を有する膜により構成し、Ａｌ系Ｎ含有膜６ｂは、Ａｌを主成分とし、添加物として少なくとも窒素を含み、光透過性と導電性を有する膜により構成した。換言すると、画素電極３７ａ、及び対向電極４４が、Ａｌ系膜６ａ及びＡｌ系Ｎ含有膜６ｂの２層構造からなる反射防止膜６により構成されている。
【０１１４】
以下、好適な実施例の一例について説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。Ａｌ系膜６ａとして、比抵抗値が３．３×１０−６Ω・ｃｍの純Ａｌ系膜（ｎ（屈折率）１．１０、ｋ（消衰係数）５．０９）を２００ｎｍの膜厚で成膜した。光透過性のＡｌ系Ｎ含有膜６ｂとして、透過率８０％のＡｌ−４８ａｔ％Ｎ膜（ｎ（屈折率）２．３１、ｋ（消衰係数）０．０８３）を５０ｎｍ膜厚で成膜した。Ａｌ系膜６ａ、Ａｌ系Ｎ含有膜６ｂは、スパッタリング法により連続成膜した。
【０１１５】
上記実施例において、上層膜面側から測定した反射率は約２０％であり、良好な低反射特性を得ることができた。次に、公知のフォトリソグラフィー法とリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いてウエットエッチングを行い、画素電極３７ａのパターンと対向電極４４のパターンとを同時に形成した。
【０１１６】
以上のようにして製造されたＩＰＳモード液晶表示パネルは、画素電極３７ａと対向電極４４の抵抗を画面全体に一様に低減できるとともに、画素表示部においてこれら電極からの光の反射成分の影響を抑制することができる。その結果、色純度やコントラストの高い表示特性を有する液晶表示装置を提供することができる。
【０１１７】
[実施形態７]
本実施形態７に係る反射防止膜は、以下の点を除く基本的な構成及び製造方法は、上記実施形態２と同様である。すなわち、上記実施形態２に係る反射防止膜２は、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜２ａがＮ元素を添加したものであったのに対し、本実施形態７に係る反射防止膜７は、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜が、Ｎ元素の他に、さらにＯ元素を添加したものである点において相違する。なお、以降の説明において、Ｎ元素の他にさらにＯ元素を添加したＡｌ系Ｎ含有膜を、説明の簡便化の観点から「Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜」とも称する。
【０１１８】
図２３に、本実施形態７に係る反射防止膜７の模式的断面図を示す。反射防止膜７は、図２３に示すように、ガラス基板１５上に形成されており、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜であるＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａ、第２薄膜として機能するＡｌ系膜７ｂをガラス基板１５側からこの順に備える。
【０１１９】
Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａは、主成分をＡｌとし、添加物として少なくともＮ元素とＯ元素とを含み、かつ、導電性と光透過性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系膜７ｂは、主成分をＡｌとするものであって、遮光性と導電性を兼ね備えた膜とする。Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａ、及びＡｌ系膜７ｂの両者は、其々独立にＡｌ以外の金属を添加して、２種類以上の金属によって構成される金属間化合物、合金等であってもよい。なお、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａには、少なくともＮ元素とＯ元素とを含ませる必要があるが、Ａｌ系膜７ｂにおいては、Ｎ元素及び／又はＯ元素の添加は必須ではない。換言すれば、Ａｌ系膜７ｂは、遮光性及び導電性膜が確保できる範囲において、Ｎ元素、Ｏ元素を含んでいてもよい。
【０１２０】
本発明者らがさらに鋭意検討を重ねた結果、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ含有膜にＯ元素を添加すると優れた特性を有することがわかった。また、Ａｌ系膜にＮ元素を添加せずにＯ元素を添加した場合には、エッチング性、比抵抗が増大する観点から好ましくないことを突き止めた。以下、その理由について詳述する。
【０１２１】
図２４は、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜の膜厚に対して、波長５５０ｎｍにおける透過率の膜厚依存性をプロットしたものである。Ａｌ１００−ｘＮｘ膜として、同図に示すように、純Ａｌ膜、Ａｌ−３９ａｔ％Ｎ膜、Ａｌ−４２ａｔ％Ｎ膜、Ａｌ−４５ａｔ％Ｎ膜、Ａｌ−４６ａｔ％Ｎ膜、Ａｌ−４８ａｔ％Ｎ膜の各サンプルについて検討した。Ａｌ１００−ｘＮｘ膜は、上記実施形態１と同様に、純Ａｌの金属ターゲットを用い、純ＡｒガスにＮ２ガスを添加した混合ガスを用いてスパッタリングすることにより得た。Ｎ組成比は、純Ａｒガスに添加するＮ２ガス量を変えることによって振り分けた。
【０１２２】
図２４より、膜厚が２５ｎｍの場合、Ｎ組成比が３９ａｔ％において透過率が１０％をわずかに下回ることがわかる。そして、Ｎ組成比が増加するとともに透過率値が大きくなり、Ｎ組成比が４８ａｔ％の場合には透過率が８０％を超えることがわかる。換言すると、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜中のＮ組成比を少なくとも４０ａｔ％以上とすることにより、本明細書で定義する「光透過性を有する膜（２５ｎｍ厚で透過率１０％以上を有する膜）」を得ることが可能となる。無論、他の添加物等の添加に応じて、光透過性は変動し得るものである。従って、Ｎ組成比が４０ａｔ％未満のものを排除するものではない。また、上述したように、一般的に光の透過性を有しない金属薄膜においても、その膜厚を非常に薄くすることによって光の透過性が現れる。
【０１２３】
以上は、ＡｌにＮ元素を添加した場合の結果であるが、例えばＮ元素の代わりにＯ元素を添加したＡｌ１００−ＺＯＺ膜の場合でも、光透過性を付与することができる。図２５は、Ａｌ１００−ＺＯＺ膜中のＯ組成比（ａｔ％）に対して、波長５５０ｎｍにおける透過率をプロットしたものである。Ａｌ１００−ＺＯＺ膜は、純Ａｌの金属ターゲットを用い、純ＡｒガスにＯ２ガスを添加した混合ガスを用いてスパッタリングすることにより得た。Ｏ組成比を振り分けて添加したＡｌ１００−ＺＯＺ膜は、其々２５ｎｍの厚さで成膜した。なお、図２５中の透過率は、透明絶縁性基板であるガラス基板１５の透過率を差し引いた膜自体の透過率をプロットしたものである。
【０１２４】
図２５より、Ｏ組成比が１０ａｔ％を超えるあたりから光の透過性が現れることがわかる。一方、Ｎ元素を添加するＡｌ１００−ｘＮｘ、膜においては、図２４において説明したように、光の透過性が現れるためには、Ｎ組成比を少なくとも４０ａｔ％以上とする必要があった。すなわち、Ｎ元素に比してＯ元素を添加する方が少ない添加量でＡｌ系の膜に透過性を付与できる。
【０１２５】
ところで、ＡｌにＯ元素を添加した場合の化学量論組成比２：３（４０ａｔ％：６０ａｔ％）のＡｌ２Ｏ３膜は、一般にアルミナと呼ばれ、電気的絶縁体として知られている。そこで、Ａｌ１００−ＺＯＺ膜の比抵抗値について調べた。図２６に、Ａｌ１００−ｘＮｘ膜とＡｌ１００−ＺＯＺ膜の各サンプルにおいて、Ｎ組成、若しくはＯ組成比に対して比抵抗値（Ω・ｃｍ）をプロットした結果を示す。
【０１２６】
比抵抗は、図２６に示すように、Ｏ元素添加の場合、Ｏ組成比が約１５ａｔ％未満の組成比領域では、同じ組成比領域のＮ元素添加の場合よりも小さい値となる。一方、Ｏ組成比が１５ａｔ％を超えるあたりから、比抵抗値が急激に増大する。そして、Ｏ組成比が３０ａｔ％近傍では、当該Ａｌ１００−ＺＯＺ膜の比抵抗値は少なくとも１０Ω・ｃｍ以上となり、もはや導電体領域から外れてしまう。
【０１２７】
次に、Ａｌ１００−ＺＯＺ膜中のＯ組成比（ａｔ％）に対して、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液（液温４０℃）を用いてウエットエッチングした際のエッチングレートを調べた。測定は、上記実施形態１の図５で説明した条件と同様に実施した。
【０１２８】
その結果、Ｏ組成比が１０ａｔ％近傍では、約３０ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度でパターニング加工が可能であることがわかった。一方、Ｏ組成比が１１ａｔ％を超えると、殆どエッチングされないことがわかった。Ｏ組成比が１１ａｔ％を超えると、別途、ドライエッチング法によるエッチングを行う必要がある。これは、加工コスト増大の点から好ましくない。以上の結果より、本実施形態７に示す反射防止膜７において、第１薄膜として機能する光透過性膜に、Ｎ元素を添加せずにＯ元素だけを添加する膜を用いることは困難である。
【０１２９】
そこで、上記第１薄膜として機能する光透過性のＡｌ系の膜として、上記実施形態２で適用したＮ組成比が４０ａｔ％以上５０ａｔ％未満のＡｌ系Ｎ含有膜をベースとして、これに組成比が１１ａｔ％を超えない範囲でＯ元素を添加したＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜の適用について検討した。
【０１３０】
Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜の製造は、スパッタリング法により行った。例えば、第１薄膜のＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａは、純Ａｌ金属ターゲットを用いて、不活性ガスであるＡｒガスにＮ２ガスとＯ２ガスとを含有させ、これらの混合比率を振り分けることによって膜に含有されるＮ組成比とＯ組成比を制御した。第２薄膜となる純Ａｌ膜７ｂは、Ａｒガスのみでスパッタリングすることによって作製した。
【０１３１】
図２７に、光透過性が現れる下限であるＡｌ−４０ａｔ％Ｎ膜（膜厚２５ｎｍ）をベースとして、これにさらにＯ元素を添加していった場合の波長５５０ｎｍにおける透過率値の変化を検討した結果を示す。比較例として、Ｏ元素の代わりに、さらにＮ元素を添加していった場合の結果も併せて同図に示す。
【０１３２】
図２７より、同じ添加量であればＯ元素を添加した方が、膜の透過率値を高くできることがわかる。但し、前述したようにＯ組成比が１１ａｔ％を超えると、比抵抗値が１０Ω・ｃｍを超え、もはや導電体領域ではなくなるとともに、上記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液（液温４０℃）を用いたウエットエッチングが困難となる。このため、Ｏ元素の添加は１１ａｔ％未満とすることが好ましい。
【０１３３】
次に、反射防止膜７の第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜7ａの最適膜厚について検討した結果について説明する。図２８は、第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜と、第２薄膜として機能するＡｌ系膜の積層構造を有する積層膜の反射率を、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜の膜厚に対してプロットしたものである。純Ａｌ膜であるＡｌ系膜の膜厚は２００ｎｍに固定し、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜の膜厚を５０〜２２５ｎｍの範囲で振分け、最適膜厚について検討した。サンプルは、０．６ｍｍ厚の透明絶縁性のガラス基板１５（ｎ＝１．５）上に、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜としてＡｌ−４０ａｔ％Ｎ−９ａｔ％Ｏ組成を成膜し、その上層にＡｌ系膜として純Ａｌ膜を成膜した。なお、反射率は波長５５０ｎｍにおける測定値であり、ガラス基板面側から測定した。
【０１３４】
第１薄膜であるＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜のＡｌ−４０ａｔ％Ｎ−９ａｔ％Ｏ膜の屈折率ｎは２．２０であり、第２薄膜であるＡｌ系膜の屈折率ｎは１．１０であった。また、これらの積層膜はいずれも、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系の薬液を用いて２層を一括してエッチングすることができた。
【０１３５】
図２８より、反射率は、第１薄膜であるＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜7ａの膜厚により変動することがわかる。また、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜7ａの膜厚を７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内に限定すれば、反射率が３０％以下となることがわかる。さらに、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜7ａの膜厚を１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内に限定すれば、反射率が１０％以下となることがわかる。反射率が１０％以下となるＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜7ａ（膜厚１００ｎｍ〜１５０ｎｍ）の膜色は、いわゆる黒色膜であった。
【０１３６】
次に、本実施形態７における反射防止膜２の図２８に示す反射率と、上記実施形態２における反射防止膜２の図１３に示す反射率について比較検討する。反射率が３０％以下となる第１薄膜の膜厚範囲は、上記実施形態２の場合には４０〜９５ｎｍである。一方、本実施形態７の場合には７０〜２００ｎｍであり、上記実施形態２に比して膜厚範囲が広い。同様に、反射率が１０％以下となるいわゆる黒色膜となる第１薄膜の膜厚範囲は、上記実施形態２の場合には６０〜８０ｎｍである。一方、本実施形態７の場合には１００〜１５０ｎｍであり、上記実施形体２に比して膜厚範囲が広い。
【０１３７】
すなわち、第１薄膜にＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａを用いた本実施形態７は、Ｏ元素を添加せずにＮ元素を添加したＡｌ系Ｎ含有膜２ａを用いた上記実施形態２に比して、第１薄膜の膜厚マージンを広く取ることができる。これは、Ａｌ系Ｎ含有膜にさらにＯ元素を含有させることによって、図２７に示すように透過率値を高くし、反射防止膜の光干渉膜として機能する第１薄膜の効果をより有効に機能させることができることによるものと考えられる。
【０１３８】
本実施形態７における反射防止膜７の比抵抗値は、Ａｌ系膜７ｂに用いた純Ａｌ膜の特性によって決まるため、３．５ｘ１０−６Ω・ｃｍとなる。従って、上記実施形態２における同構成の反射防止膜７とほぼ同等の優れた導電性を有する。
【０１３９】
なお、本実施形態７ではＡｌ系膜７ｂの膜厚を２００ｎｍに固定したが、これに限らず、要求される電極（配線）抵抗によって任意に選択することができる。また、Ａｌ系膜７ｂは、純Ａｌ膜に限定されることはなく、例えば、耐熱性や耐食性を考慮してＡｌに任意の元素を添加することもできる。さらに、上記実施形態２で説明したように、８族遷移金属元素から選ばれる元素を添加すると、従来不可能であったＩＴＯなどの酸化物透明導電膜との良好な電気的コンタクト特性を実現することができる。中でもＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる１種以上の元素を添加すると、より効果的に比抵抗値を低く抑えることができる。このため、ＩＴＯ等の電極と電気的に接続される構造を有するカラーフィルター基板用のブラックマトリックス膜用途として好適に実施することが可能となる。さらに、比抵抗値が２．５ｘ１０−５Ω・ｃｍよりも低い膜を用いるようにすれば、公知の反射防止膜であるＭｏやＣｒ膜（比抵抗値２．５ｘ１０−５Ω・ｃｍ）よりも比抵抗値の低い反射防止膜が実現できるのでより好ましい。
【０１４０】
また、上記実施形態７では、第１薄膜として機能する光透過性のＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａとして、Ａｌ−４０ａｔ％Ｎ−９ａｔ％Ｏ膜を用いた例について説明したが、この組成比に限定されるものではない。Ｎ組成比として、光透過性（膜厚２５ｎｍで１０％以上の透過率）と導電性を有する４０ａｔ％以上５０ａｔ％未満の範囲、Ｏ組成比として導電性領域となる１１ａｔ％を超えない組成範囲で組み合わせたＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜を用いることが好ましい。これらの膜厚は要求される反射率値に応じて適切に設定すればよい。
【０１４１】
以上のように、本実施形態７に係る反射防止膜７によれば、低抵抗特性を有するＡｌ系メタルをベースとしているので、パターニング加工が容易であり、高精度のパターンを得ることができる。また、反射防止膜７の第１薄膜として機能するＡｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａの高い光透過性を利用し、かつ適切な膜厚に設定することにより、低反射特性を実現することができる。
【０１４２】
また、本実施形態７に係る反射防止膜７の製造方法は、スパッタリング法等の公知の方法を適用できるので、特別の製造装置を必要とせず、既存の設備を用いることができる。従って、低コスト化を実現することができる。なお、本実施形態７においては、Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜７ａとＡｌ系膜７ｂの２層構造となる例について説明したが、ＮとＯの含有量がガラス基板１５側から遠ざかるにつれて減少するような膜により構成しても、本実施形態７と同様の効果を得ることができる。
【０１４３】
本実施形態７に係る反射防止膜７は、２層積層膜に限らず、上記実施形態３の図１４に示す３層構造の反射防止膜としても適用可能である。この場合、ガラス基板面側と上層膜側の両面で低反射特性を実現することができる。
【０１４４】
さらに、本実施形態７における反射防止膜７は、上記実施形態４〜６と同様に、液晶表示装置のブラックマトリックス膜、遮光膜、配線・電極膜等の用途に好適に利用できる。
【０１４５】
なお、上記実施形態４〜６では、本発明に係る反射防止膜を、液晶表示装置のブラックマトリックス膜、遮光膜、若しくは、配線・電極膜等に適用した例を説明したが、これらの用途に限定されるものではない。低抵抗特性と低反射特性を必要とする要素部材に広く適用することができる。例えば、タッチパネルセンサー用配線膜などにも好適に適用することができる。また、液晶表示装置の例に限定されるものではなく、低反射特性及び低反射特性を必要とする反射防止膜を必要とする表示装置等のデバイス全般に好適に適用することができる。また、上述したように、条件を設定することにより黒色膜を容易に得ることができるので、上記特性に加えて黒色膜が必要とされるデバイス全般に好適に適用することができる。特にこれらの反射防止膜に低抵抗特性が求められる場合には、特に大きな効果を奏する。
【符号の説明】
【０１４６】
１〜７    反射防止膜
２ａ      Ａｌ系Ｎ含有膜
２ｂ      Ａｌ系膜
３ａ      第１Ａｌ系Ｎ含有膜
３ｂ      Ａｌ系膜
３ｃ      第２Ａｌ系Ｎ含有膜
７ａ      Ａｌ系Ｎ+Ｏ含有膜
７ｂ      Ａｌ系膜
１５      ガラス基板
２０      カラーフィルター基板
２１      透明絶縁性基板
２２      カラーフィルター層
２３      対向電極
２４      配向膜
３０      アクティブマトリックス基板
３１      透明絶縁性基板
３２      ゲート電極
３３      ゲート絶縁膜
３４      半導体能動膜
３５      ソース電極
３６      ドレイン電極
３７      画素電極
３８      ソース配線
３９      層間絶縁膜
４０      配向膜
４１      ＴＦＴ
４２      補助容量電極
４３      共通電極
４４      対向電極
４５      保護膜
４６      メタル配線
５１〜５３    コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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